Un pavimento lo podemos definir como la capa o conjunto de capas de materiales superpuestas entre sí, cada una con calidad específica, capaces de resistir los esfuerzos impuestos por el tránsito, sin que se presenten deformaciones considerables, ni rebote elástico durante su vida de proyecto, permitiendo un flujo vehicular cómodo y seguro.
La ingeniería de caminos y carreteras ha encasillado a los pavimentos desde el punto de vista estructural y de superficie de rodamiento, en dos tipos, flexibles y rígidos, definidos los primeros básicamente por el uso de materiales asfálticos en su superficie de rodamiento y los segundos de concreto hidráulico.
Todavía hasta hace alrededor de diez años, los pavimentos flexibles representaban el 98% de la red carretera nacional, porcentaje que en estos últimos años ha disminuido ya que los tres niveles de gobierno han impulsado de manera considerable la pavimentación de vialidades con superficies de rodamiento rígidas, tal es el caso específico de Sonora, en el que su arteria principal, la Carretera Federal Mex.–15, a la fecha lleva un importante avance en su reconstrucción y ampliación con concreto hidráulico, además, en proceso de construcción los libramientos de Ciudad Obregón y Hermosillo; el periférico poniente en Navojoa, reconstruido con la misma técnica y apenas inaugurado en meses pasados por el gobierno del estado.
Control del concreto hidráulico
El control de la calidad de todos y cada uno de los materiales que se utilizan en la construcción de obras, es sumamente esencial para garantizar su durabilidad y por añadidura, el buen desempeño tanto funcional como estructural, desde su puesta en marcha, hasta el final de su horizonte de proyecto.
En este contexto, la normatividad nacional e internacional, ha adoptado controlar durante el proceso de construcción ya sea de una vialidad, un camino o una carretera de concreto hidráulico, un parámetro denominado resistencia a la flexión por tensión, siendo ésta, una medida de la resistencia a la tracción del concreto, es decir, es la resistencia a la falla por momento de una viga o losa de concreto no reforzada, se mide mediante la aplicación de cargas a vigas de concreto de 6 x 6 pulgadas (150 x 150mm) de sección transversal y con luz de como mínimo tres veces el espesor, la resistencia a la flexión se expresa como el módulo de ruptura (MR) en libras por pulgada cuadrada (MPA) o Kg/Cm2 y es determinada mediante los métodos de ensayo ASTM C78 (cargada en los puntos tercios) o ASTM C293 (cargada en el punto medio), para la mayoría de los casos se ensayan de acuerdo a la norma referida primeramente; el módulo de ruptura determinado por la viga cargada en los puntos tercios es más bajo que el módulo de rotura determinado por la viga cargada en el punto medio en algunas ocasiones tanto como en un 15%.
Sin embargo, los ensayos de flexión son extremadamente sensibles a la preparación, manipulación y procedimientos de curado de las probetas, las vigas son muy pesadas, con pesos desde 25 a 35Kg., dependiendo de la longitud de la probeta, lo que hace poco práctica su manipulación, además de requerir bastante esfuerzo del personal técnico de laboratorio, sobre todo cuando son obras de grandes volúmenes. Así mismo, pueden ser dañadas cuando se manipulan y transportan desde el lugar de trabajo hasta el laboratorio, por ejemplo, permitir que una viga se seque dará como resultado más bajas resistencias, es decir, las vigas deben ser curadas de forma normativa y ensayadas mientras se encuentren húmedas; el cumplimiento de todos estos requerimientos en el lugar de trabajo es extremadamente difícil, lo que da frecuentemente como resultado valores de modulo de ruptura no confiables y generalmente bajos, un periodo corto de secado puede producir una caída brusca de la resistencia a flexión.
La industria del concreto y los laboratorios de calidad, están mucho más familiarizados con los ensayos tradicionales a compresión de las probetas cilíndricas para el control y la aceptación del concreto, siendo fáciles de manejar y de ensayar, con pesos de aproximadamente un tercio respecto al de la viga, la resistencia a la flexión por tensión, debe ser utilizada con propósitos de diseño estructural del pavimento rígido y la resistencia a compresión correspondiente debe ser utilizada para ordenar, calificar y en su caso, aceptar el concreto; en el momento en que se realicen las mezclas de prueba, se deberán hacer tanto los ensayos a flexión como a compresión de manera que puede ser desarrollada una correlación para el control.
Dependencias gubernamentales y de investigación internacionales, han utilizado la resistencia a la flexión para el control del concreto en obra, con tendencia hoy en día, a cambiar hacia la resistencia a la compresión o a los conceptos de madurez para el control de los trabajos y el aseguramiento de la calidad de pavimentos de concreto.
Propuesta
En función a lo anteriormente expuesto, estamos proponiendo que tanto universidades, asociaciones, colegios y todos aquellos entes que de alguna manera tengan participación directa o indirecta en el diseño, construcción y conservación de pavimentos de concreto hidráulico, acuerden la normalización del control del concreto en función de correlaciones entre la resistencia a la compresión simple (F’c) y el módulo de ruptura (MR).
Es importante comentar que estamos trabajando en una propuesta técnica de control, referida a lo anteriormente expuesto, basada en análisis estadísticos, apalancados en todo momento con la normatividad vigente y que próximamente publicaremos en este medio.
A nivel internacional algunas dependencias publican que la correlación MR vs. F’c, puede variar entre el 10% al 20% de la resistencia a compresión, otras manejan entre 12% a 15% de F’c, también algunas dictan que oscila de dos (2) a dos punto siete (2.7) de la raíz cuadrada de F’c, dependiendo del tipo, dimensiones y volumen del agregado grueso utilizado, sin embargo, la mejor correlación para los materiales específicos es obtenida en cada obra, mediante ensayos de laboratorio a flexión y compresión, para los materiales dados y el diseño de la mezcla.
El modelo que proponemos normalizar, como se dijo anteriormente, con el apoyo de todos los entes involucrados en este tipo de eventos, se apalanca de manera directa en análisis estadísticos en los que las medidas de tendencia central y las variables de dispersión juegan un papel preponderante en su implementación.
Según datos estadísticos obtenidos para los últimos 10 años y en diferentes obras, la correlación a la que hemos llegado esta dada por las siguientes expresiones:
Para resistencias relativamente bajas, la correlación entre el módulo de resistencia a la tensión por flexión y el esfuerzo a la compresión simple varía desde 2.8*(F’c)1/3, hasta 3.2 (F’c)1/3 y para resistencias superiores, va desde 6.2*(F’c)1/3, hasta 9.1 (F’c)1/3 .
Por otro lado y por citar algún indicativo estadístico del modelo; si previo al inicio de la obra, se emplea la correlación mediante ensayos de laboratorio a flexión y compresión, la desviación estándar para las resistencias a flexión de concretos de hasta 55 kg/cm2 (5.5 mpa), es decir, para proyectos de gran envergadura, en el que se requiera de un buen control, la desviación estándar estará dada entre 3.00 a 6.0 Kg/Cm2 (0.3 a 0.6 MPA). Valores de las desviaciones estándar que resulten por encima de los 7.00 Kg/Cm2 (0.7 MPA), será indicativo de problemas en los ensayos, es decir, se asumirá que se tiene alta probabilidad de que existen problemas en el control de calidad.
Otro indicativo a medir será la uniformidad de concreto, a través del coeficiente de variación, siendo esta variable la dispersión de los valores obtenidos respecto de la media aritmética, valor que como máximo podrá tener 25%; si se logran como máximo valores menores o iguales al 5%, se clasificará el concreto como de excelente uniformidad y valores entre 20% y 25%, serán indicadores de muy mala uniformidad de concreto y valores intermedios lo clasificaran desde muy buena, hasta mala uniformidad.
Así mismo se determinara en todo momento el nivel de confianza (N.C.) En los parámetros medidos, a través del número de desviaciones estándar respecto de la media (Z), en el que estos valores porcentuales tendrán mayor valor dependiendo de la importancia de la obra en estudio.
En todo momento los ensayos se basan estrictamente a la normatividad vigente, desde el muestreo del concreto, elaboración de especímenes, curado inicial, transporte, curado en laboratorio , ensaye y calculo e informe de resultados, es decir, el proceso debe estar basado en la práctica normalizada para la preparación, curado y ensaye de probetas de concreto hidráulico, que corresponde a la norma con la designación: ASTM – C31/C31m; así como a las normas: NMX- C-160 – ONNCCE; NMX – C – 148 – ONNCCE; NMX – C- 159 – ONNCCE; NMX- C- 281 – ONNCCE; NMX- C- 191 – ONNCCE; ASTM -C78 y ASTM -1064.
Caminante no hay camino, se hace camino al andar. Serrat
Por: Ing. Martín Grajeda Aragón Gamtec Estudios y Proyectos uviisa2009@hotmail.com Ing. Erasmo Fierro Esquer Herson Construcciones erasmo@herson.mx
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